液晶电视之自然光及LED背光技术介绍

电子工程师 2018-11-09 2445

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关键词： LED背光 , 液晶电视 , 自然光

液晶电视如何发出自然光

在07年九月，TCL推出了自然光液晶电视技术，与传统液晶电视相比，从根本上解决了平板电视能耗偏高的问题，在大幅提升画质的基础上，可以让液晶电视能耗降低超过50%。

据专家介绍，目前普通平板电视每小时的耗电量约为300瓦，假设每个家庭每天要看5小时的电视，电视机一天的耗电量就为1.500千瓦/时(1.5度电)。一台电视机一年365天至少消耗547.5度电。而使用TCL自然光技术之后，如果按节约一半计算的话,一台电视机一年365天就可以节约273.7度电。在此基础上，如果再按照中国电子商会预测的2007年年底中国城市居民家庭平板电视保有量将达1500万台来计算，一年总的节电量将达41亿度。

传统液晶电视发出的光线为线偏振光，它与自然界中我们肉眼看到的自然光差别很大，人长时间观看会引起不适；而圆偏振光的振动方向在传播面上则是旋转的，它最接近于自然光。正因如此，TCL开发出圆偏振光液晶电视技术，这项技术明显降低了人眼长时间观看液晶电视后的视觉疲劳，此前，TCL委托国家平板显示工程技术研究中心与国内某著名高校眼科中心的试验表明，长时间观看普通液晶电视后的眨眼频率明显比观看前高，而长时间观看圆偏振光液晶电视前后的眨眼频率则无明显差异。由此证明了圆偏振光可起到降低视疲劳的显著作用。

LED背光技术让液晶电视更长寿

随着寿命和制作技术要求更加高的LED背光源逐渐引入电视领域，电视厂商们也开始对此项技术进行了大力研发。对此，早在2006年许多厂商就开始对外展示了其研制的超大尺寸LED背光源液晶电视。2007年，三星、索尼、海信等彩电厂商开始逐步推出了超大尺寸的LED背光源液晶电视。

在深入了解LED背光技术之前，我们有必要先了解当前的背光技术存在什么问题。我们知道，液晶是一种介乎于液体和晶体之间的物质。液晶的奇妙之处是可以通过电流来改变其分子排列状态，给液晶施加不同的电压就能控制光线的通过量，从而显示多种多样的图像。但液晶本身并不会发光，因此所有的LCD都需要背光照明。目前LCD的背光源几乎都是CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamps，冷阴极荧光灯)。

由于冷阴极荧光灯不是平面光源，因此为了实现背光源均匀的亮度输出，LCD的背光模组还要搭配扩散片、导光板、反射板等众多辅助器件。即便如此，要获得如CRT般均匀的亮度输出依然非常困难。大部分LCD在显示全白或全黑画面时，屏幕边缘和中心亮度的差异十分明显。

除了结构复杂、亮度输出均匀性差之外，采用CCFL作为LCD背光源还有个让人头痛的问题——使用寿命短。绝大部分CCFL背光源在使用2～3年之后亮度下降非常明显(寿命在15000小时～25000小时)，许多LCD(尤其是笔记本电脑的液晶屏)在使用几年后会出现屏幕变黄、发暗的现象，这正是CCFL使用衰减期较短的缺陷造成的。

事实上，LED(Light Emitting Diode，发光二极管)并非尖端科技产品，它在我们日常生活中随处可见:路边色彩斑斓的广告牌、家用电器上颜色各异的指示灯、手机按钮的背光照明、汽车的前大灯等等，都采用了LED作为光源。

LED的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的芯片，在P型半导体和N型半导体的交界面就会出现一个具有特殊导电性能的薄层，也就是常说的PN结(PN Junction Transistors)。PN结可以对P型半导体和N型半导体中多数载流子的扩散运动产生阻力，当对PN结施加正向电压时，电流从LED的阳极流向阴极，而在PN结中少数载流子与多数载流子进行复合，多余的能量就会转变成光而释放出来。LED正是根据这样的原理实现电光的转换。根据半导体材料物理性能的不同，LED可发出从紫外到红外不同波段、不同颜色的光线。

液晶电视之自然光及LED背光技术介绍

被广泛用作指示灯的LED器件

液晶电视之自然光及LED背光技术介绍

1.5mm指示灯用LED横截面示意图

液晶电视之自然光及LED背光技术介绍

LED单元构造示意图

LED作为LCD背光会带来哪些好处呢?首先，采用LED背光的LCD的体积将进一步缩小。LED背光源是由众多栅格状的半导体组成，每个“格子”中都拥有一个LED半导体，这样LED背光就成功实现了光源的平面化。平面化的光源不仅有优异的亮度均匀性，还不需要复杂的光路设计，这样一来LCD的厚度就能做得更薄，同时还拥有更高的可靠性和稳定性。更薄的液晶显示面板意味着笔记本电脑拥有更佳的移动性。例如，SONY近期推出的VAIO TX笔记本就采用了厚度仅有4.5mm的LED背光液晶显示屏。

其次，在发光寿命方面，LED背光技术也将CCFL远远抛在后面。普通的CCFL背光源一般的使用寿命在3万小时左右，一些顶级的CCFL背光的发光寿命也不过在6万小时左右。这样的寿命对于频繁使用的用户来说意味着使用2～3年后LCD的亮度就将会明显下降，而不得不更换LCD的CCFL背光模组。而LED背光则完全没有这样的问题，现阶段白色LED背光的寿命已经高达10万小时，而且还有再次提升的潜力。即使24小时不间断使用，这样的寿命也足够使用5年!

在色彩表现力方面，LED背光也远胜于CCFL。原有的CCFL背光由于色纯度等问题，在色阶方面表现不佳。这就导致了LCD在灰度和色彩过渡方面不如CRT。据测试，采用CCFL背光只能实现NTSC色彩区域的78%，而LED背光却能轻松地获得超过100%的NTSC色彩区域。在色彩表现力和色阶过渡方面，LED背光也有显著的优势。

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